TW201303149A - 串聯式海水浮力龍漩渦流發電機組 - Google Patents

Abstract

利用海底與海面之壓差(每10公尺深約有1kg/cm2之壓差)，用一條超大型海水管讓海底與海面連通，此連接海面的水管出口部份接入一間海水泵室，此泵室蓄水槽低於最大退潮時的海平面約15公尺，再將三台大型電動變頻式抽水泵組(每部海水泵容量為全載運轉的60%，滿載時運轉二部海水泵，一部備用)裝在泵室蓄水槽，當大型電動變頻式抽水泵組啟動時會將水管內部之海水抽出，此時會造成海水管頂部與海水管底部產生壓差使海水由底部快速補上形成浮力，造成源源不斷上流的浮流水源，利用此浮力流在管內裝設本發明的『串聯式龍漩渦流發電機組』。每部單機龍漩渦流發電機組內部設有內外水道，內水道設有渦流發電機組及主關斷閥，外水道設有旁通閥組，啟動時主關斷閥分次開、旁通閥組分次關的方式逐漸增加流經渦流發電機的流水量，可控制該發電機組之啟動、加速、定速、併聯發電，按啟動由上而下、停機由下而上的模式依序逐台起動其他的龍漩渦流發電機組。起動初期，變頻式抽水馬達以低速運轉上昇水流量較小，俟全部機組均已併聯完畢後，先將另一台大型變頻抽水泵以全速啟動，使浮力流動量大量提升，促使全套機組的出力大量增加，再將原先運轉之變頻抽水泵停機，停機後改為全速操作模式再啟動，兩部抽水泵全力運轉帶動全部發電機組提昇出力至滿載運轉，若要停機時先將運轉中任一台變頻抽水泵停機(此時全機組出力下降至50~60%)，改為慢速操作模式再啟動，待水流穩定後再將另一部抽水泵停機，此時負載降至最低，再按分次關主關斷閥及分次開旁通閥組之操控逐漸減少流經該部渦流發電機組之流量，達到降載、解聯及停機的效果，停機操作由下而上，逐部停止此串聯中之各單機龍漩渦流發電機組，至全套機組均已解聯完成後才將海水泵停機，達到全停的狀態。由於整個系統運作可將來自海底火山爆發、太陽照射、核、火力發電廢熱被海水吸收所蘊藏之潛熱能源轉為可用電能，藉由海底及海面之對流平衡其溫度，再由抽水泵後端利用系統將海水作曝氣處理，使海水蘊藏之潛熱得以發散，有揚湯止沸的效果。如在地球全面設置此電廠及經長期運轉將逐漸降低海水溫度，使南北極之結冰恢復原來之面貌，完全緩和地球暖化帶來對眾生之殘害。

Description

串聯式海水浮力龍漩渦流發電機組

土木工程技術、流體動力學、機電工程、儀電工程、環保工程、抗地球暖化技術

此項科技目前尚無先例，完全全球首創。

本發明可分成下列幾個部份：

1.　進水口及其附屬設備

2.　海流驅動垃圾及雜物掃除筒

3.　進水口海底垃圾回收系統

4.　進水口內部設備防止海生物附著之裝設

5.　進水口後端海生物表面噴塗有機質系統

6.　進水口後端海生物表面磁化系統

7.　單機可控制之海水浮力龍漩渦流發電機

a.　進水主關斷閥

b.　進水旁通閥組

c.　渦流發電機組

8.　串聯可控制之海水浮力龍漩渦流發電機

9.　變頻式大型海水抽水泵及其附屬設備

10.慢車運轉設備

11.海水抽水泵後端海水再利用及曝氣設施

12.太陽能海水淡化系統及礦物、毒物回收系統

上述各項說明如下：

1.　進水口及其附屬設備：

進水口以圓型屋造型(如圖1所示)，採此種造型主要在防止進口端大量海水湧入填補被抽離之水時會形成漩渦危及路過的船隻或漁類，其開口約呈30°角向下傾斜分散進口水源，水中可能含有垃圾及雜物因而設有三層過濾設備：第一層採鋼網設計，阻擋較粗的雜物進入管內，所擋下之垃圾及雜物利用雜物掃除筒(如圖2所示)掃到收集室(如圖1-及所示)，藉收集室傾斜之斜面讓垃圾自動掉入收集槽內，再藉由輸送帶(如圖4所示)將其運送至岸邊之收集槽進行後端處理，輸送帶系統設有包封體防止垃圾飄移。進水口第二層濾網以較細目的鋼網進行過濾，所濾下之雜物也藉由重力掉入收集槽內。第三層裝設磁化水裝置將海水磁化及重組海水分子之結構使恢復原始海水分子結構，藉由日以繼夜之處理使全球海水的品質得以逐漸淨化。

2.　海流驅動垃圾及雜物掃除筒：

進入海水進水口濾網前裝設可由海流轉動之垃圾雜物自動掃除筒，藉向管內流動之海流流力得以驅動此掃除筒帶動掃除刷把將其周圍之垃圾雜物或海生物連續清除，在進水口第一道濾網外側及進水口內側至噴塗設備前全面敷設，使進水口外側及內側設備表面均保持清潔。

3.　進水口海底垃圾回收系統：

此海底垃圾回收系統是將進水口濾網所阻擋下來之垃圾藉由掃除設備將垃圾掃入收集槽內，垃圾順著槽底斜面滑進收集槽，藉由輸送帶將垃圾帶到岸邊集中在垃圾回收場內進行分類回收及處理。輸送帶以電動馬達帶動，此馬達須防水，整條垃圾回收輸送均設有包封體內以防止垃圾飄移再度污染海底。此輸送系統在機組全停的時候仍要維持怠速運轉，以防海生物附著卡死設備。

4.　進水口內部設備防止海生物附著之裝設：

利用海水流動力量帶動(如圖2所示)轉輪之轉動帶動其掃除器，將其周圍設備表面進行掃除動作，由於進水口內部到噴塗系統前全面敷設此項海生物掃除器以防海生物增生。

5.　進水口後端海生物表面噴塗有機質系統：

如圖5所示。進入進水口的海水需利用噴塗系統將可磁化之有機物質噴塗在微小海生物的表面，再利用磁化設備將微小海生物表面加以磁化，進水管內之管材也有加磁設備，使管材之極性與微生物表面同性，利用同性相斥的效果使微生物無法著床，即可化解著床增生及微生物群聚效應造成機件被卡死無法使用。此種作法與現行防治微生物之方法完全不同(現行各核火力電廠海水冷却系統是以添加氯氣或以海水電解使產生氯氣加入海水系統以毒殺微生物，全世界大量發展核火力電廠，各電廠每天添加氯氣，日以繼夜、年復一年，將來海水含氯太高又將是人類另一次的浩劫)，本發明所採方法較具環保效果。

6.　進水口後端海生物表面磁化系統：

海生物表面磁化系統是利用如圖6所示做成筒型自成一體接裝在噴塗設備之後，其週邊裝設對稱之電樞，以電綫纏繞通入直流電使成磁極，利用此磁力綫磁化海生物表面之有機質達到磁化效果，預防海生物著床破壞設備。

7.　單機可控制之海水浮力龍漩渦流發電機：

此海水渦流發電機主要由a.進水主關斷閥b.進水旁通閥組c.渦輪發電機組組成，分述如下：

a.進水主關斷閥：如圖11所示，此主關斷閥是閘閥型，裝設在渦流發電機組前方，作為控制其水流量的阻斷兼具控制功能的閘型閥，由單一驅動馬達驅動其轉軸，轉軸上方裝設傘型齒輪與驅動馬達帶動的傘型齒輪相嚙合，藉由驅動馬達之正反轉可帶動閘閥做開或關的動作，其全開或全關的確定位置則由傘型輪組內所裝設位置極限開關(Limit Switch)來做為指示及操作驅動馬達轉動之控制信號。此主關斷閥之齒輪及其控制元件均採密封式，驅動電源綫及控制電源綫圴採包封防水設計，而電纜則穿經支撐架與相關機件連接。

b.進水旁通閥組：每部單機均裝有進水旁通閥組(如圖8所示)，此閥組裝設在外環水道(全機海水管設計為內外水道：內水道設有主關斷閥及渦流發電機組、外水道設有旁通閥組)，此旁通閥組自成一節圓筒兼具內外水道方便裝卸，此內外水道由水平及垂直兩支柱支撐，內水道為中空，外水道則設有8組旁通閥組平均分佈，每一只旁通閥採閘閥方式設計，唯閥體之形狀需配合圓筒造型做成扇型，閥體邊緣均設有橡皮條塊與閥座周圍之橡皮條塊形成非常密合之組成，閥體轉軸之上方設有傘型齒輪與驅動馬達(或氣動機構)之傘型齒輪相嚙合，而此驅動馬達則受中央控制系統的控制做正反轉的動作，使閥體做開或關的動作完全配合運轉的需要動作，其動作方式及時機會在單機海水浮力龍漩渦流發電機組說明部份交待清楚。

c.海水浮力龍漩渦流發電機組：此海水浮力龍漩渦流發電機組(如圖9所示)也是自成一節，採內外筒方式裝設，此發電機組設於內筒(內水道)，其葉輪藉聯軸器與發電機及勵磁機連結，而發電機及勵磁機之機殼靠水平及垂直之支撐柱使整部渦流發電機組能固定在中心綫，整部機之葉輪側、發電機及勵磁機側均採子彈型或圓梭之流綫型使流體之流通較順暢。發電機之出力端導綫可經由支撐架內部之中空部份拉出，發電機採三相Y-△(如圖24所示)接導綫拉出後接到主斷路器(如圖24-所示)經由同步併聯儀與電力系統進行併聯或解聯工作，各項電力系統保護電驛諸如：87、86、64、46、27......等等保護電驛，均需裝設在各部浮力龍漩渦流發電機之主電力系統上，勵磁系統採無碳刷式勵磁系統，設有自動電壓調整器(AVR)，各項保護電驛亦需裝設。

此單機海水浮力龍漩渦流發電機之運轉及操作模式如下：

單機組合方式如圖18所示。正常待機時每套機組之旁通閥組保持全開，而主關斷閥則保持全關，機組慢車系統使用中保持渦流發電機組之葉輪轉軸以10~20轉/分的速度維持轉軸運轉，以防轉軸卡死。先啟動一台大型變頻抽水泵，將其控制開關選在〝慢速〞運轉位置，此時電源來自電力系統，然後按鈕起動此泵，以慢速運轉讓所有附屬設備均就位後，再啟動全套串聯機組中裝在最頂端的單機海水浮力龍漩渦流發電機組，亦即先開啟此部發電機組之主關斷閥讓海水得以流經此發電機組葉輪驅動轉軸加速，當轉速逐漸上昇後利用關小其旁通閥組之開度以增加流經此發電機之流量，當轉速到定速後，可藉由旁通閥開度及開大主關斷閥之開度控制使機組得以與系統併聯，同步併聯後逐漸開大主關斷閥及關小旁通閥組，使海水完全通過此部發電機組，當發電量達一定之負載後即可進行次一部發電機組之啟動，其啟動方式同前，待全串聯系統內每部發電機組均已併聯發電並已取得一定之負載後，此時所有發電機組之旁通閥組均在全關狀態，而各主關斷閥均在全開狀態，之後將另一台大型變頻海水抽水泵以全速啟動，啟動前此泵之電源可切由機組本身出力端供給，此時流經全機組之水流加大，加大水流速使全機組出力立刻提昇，待完全穩定後才將原先啟動的大型變頻海水抽水泵停機，將控制開關改為全速位置及將此泵之供電電源，改為本身出力端供給，再行啟動此抽水泵，在兩部變頻抽水泵全速運轉下使全串聯之海水渦流發電機組出力達到滿載運轉。此時全機組完全以自持方式運轉(即所需使用之廠用電完全由本身發出之電力供應)。

停機作業則反其道而行，先將運轉中一台大型變頻抽水泵停機，此時負載約減少一半之出力，電力系統控制中心須有所準備方不致造成系統頻率偏低引發其他機組跳機。需將此抽水泵之控制開關改為〝慢速〞及將電源供給改由電力系統供給後再次啟動，在一切穩定後再將另一部運轉中抽水泵停機，此時負載又將大量減低至最低載，待一切穩定後開始由最底部機組進行停機作業，即先將此部機之旁通閥組部份開啟，再將主關斷閥部份關閉，藉由開大旁通閥開度、關小主關斷閥開度，使此部機逐漸降載到最小負載後進行解聯動作，繼續開大旁通閥組至全開、關小主關斷閥至全關，此部機即完成停機作業，此是正式運轉中單機停機作業，之後由於慢車閥之設定使外水道水流得以流入內水道推動發電機葉輪轉軸繼續維持10~20轉/分轉動，以防轉軸卡死。接著進行最底第二部龍漩渦流發電機組停機作業，方式同前，由下而上直到全機均全停的狀態，此時所有各機之主關斷閥均全關，而各機之旁通閥組均全開之狀況。先起動慢車怠速抽水泵後再將慢速運轉之變頻抽水泵停機，各機之慢車系統使用中，使待機中的渦流發電機葉輪轉軸持續慢速轉動。

茫茫大海看似平淡無奇，其實潛藏無限能量，海面及海底壓差之大按深度計每10公尺約有1kg/cm²之壓差，像花蓮外海海深達4,000公尺以上，壓力差起碼400kg/cm²以上，此種重力場只要利用本發明之裝配使重力場與抽水泵抽水造成之負力場相連結，將使海水源源不斷上湧而形成一種取之不盡、用之不竭之能量源，此能量又遍佈全球，所能發出之能量遠遠足以取代現行的核、火力發電廠機組之發電量，這是一種完全無污染可不斷循環取用的自然能源，同時在利用本發明將海水抽取產生發電功能之後，由於排放之海水業經進水口之過濾設備過濾後，所以海水較乾淨可供後端運用系統做更有效率使用諸如：供做曝氣場(將海水中蘊含之潛熱利用此曝氣法發散出來，收揚湯止沸之效)、川流式海水游泳池、各種海藻養殖場、有機海鹽曝曬場、各種漁類養殖、海水淡化場、海中礦物及毒物提煉場，可利用本發明的功能日以繼夜之運作及過濾並經全面敷設使海水品質越來越好，同時藉此不斷消耗海水中因太陽照射、海底火山爆發、核、火力電廠排放之廢熱所蓄積的潛熱(當蓄積的潛熱超過臨界點，海水溫度將上昇1℃)，將海水中的潛熱利用此不斷能源之交換使潛熱得以消散、降低海上溫度，使地球暖化得以緩解、南北極冰山重回極地。

8.　串聯可控制之海水浮力龍漩渦流發電機組：

將單機之海水浮力龍漩渦流發電機串接成串聯式海水浮力龍漩渦流發電機組，可將此機組裝設到較深的海底取得較大的壓差，可創造出更多的電力，倘若花蓮外海深達4,000公尺之場地裝設此渦流發電機組約可裝設57部，每部機若以10MW發電量來計約可發570MWH之發電量，扣除抽水泵及其他附屬廠用電約20MW，則淨供電量約可達550MW，相當於台中電廠一部燃煤火力發電機的發電量，若能在花東海岸開設10條串聯式渦流發電機組則可得5,500MW之發電量，完全可取代台中電廠之發電量，況且此種能源是取之不盡用之不竭，可循環利用、不會排放任何一氧化碳及二氧化碳，碳排放量超低而且不會排放廢熱，並可將以前核、火力電廠排放之廢熱被蓄含在海水內部之潛熱，藉此發電系統不斷運作可將潛熱消除使海水溫度降低，完全緩解地球暖化所帶來之災害，而且此種發電之成本很低，幾乎接近水力發電之成本(現行水力發電需看天吃飯)，能產生之能量鉅大且源源不斷、可靠又有力，不像現行風力發電及太陽能發電微小且不穩定，相信此項發明將帶給人類對電能的取得有劃時代的意義。

經抽水泵排出之海水經過後端運用系統之曝氣場時，經噴灑之作用對海水有揚湯止沸的效果，只要海底作業技術能克服壓力問題，提昇到足以深入海底(諸如日本馬里雅納海溝深達10,000公尺以上)以10,000公尺裝設本發明，利用其浮力(海底與海面壓差高達1,000kg/cm²)造成強大的龍漩渦流可發出大約1,430MWH的發電量，相當一部大型核能發電機的發電量，成為世界上最大型且出力最大的海水浮力發電機組。

前述揚湯止沸的效果可將海水之潛熱經日以繼夜之揚沸作業將海水中之潛熱逐漸消散到空氣中，海水潛熱越低將使海水溫度降低，南北極冰山得以回復，洋流減緩速度，海中食物鏈得以恢復正常運作，而揚沸作業排放到大氣中之潛熱可經由本人發明之串聯式龍捲風風力發電機組，將其能量轉化為電能，使能量經轉化作業而得以平衡。

9.　變頻式大型海水抽水泵及其附屬設備：

此大型變頻抽水泵是本發明的動力來源，由於抽水效果製造負力場藉由本發明之水管道使負力場及重力場相聯結，釋放重力場的能量，使此能量得以源源不斷釋放供人類使用，本發明之大型變頻抽水泵設有驅動馬達，此馬達主控系統有變頻裝置，可將馬達做為慢速及全速運轉，慢速時抽水流量較小，可利用此較小流量時讓本發明之龍漩渦流發電機得以起動、加速、併聯發電，在全串聯海水浮力龍漩渦流發電機均已併聯後即可起動另外一台大型變頻抽水泵，使抽水量大量增加，全綫串聯之海水浮力龍漩渦流發電機負載大量增加，待一切均穩定後再將原運轉中之抽水泵停機，停機後將此抽水泵控制開關改為全速運轉及將供電來源改由本機組出力端供給做自持式運轉再行起動，起動後全綫水管流量增加使整條渦流發電機組均呈滿載運轉。降載、解聯操作則按反其道而行，亦即先將運轉中兩部抽水泵停用一台，使全機負載下降一半，待一切平復後再將此抽水泵之主控開關轉為〝慢速〞，並將供電來源自電力系統供應，然後起動此泵使水泵做慢速運轉，待水流及負載穩定後，再將全速運轉之另一台水泵停機，此時全機負載即降為低負載運轉，即可進行停機程序。

每部串聯式海水浮力龍漩渦流發電機設有三部大型變頻海水抽水泵產生負力場，藉由本發明之水管道使與重力場產生連結，可源源不斷取用此能源，全機組正常運轉只要兩台海水泵、第三台備用或可進行檢修。此抽水泵裝設在岸上之海水泵室，海水泵之蓄水槽底低於最大退潮之海平面約低15公尺以上，可確保蓄水槽永遠有水，蓄水池均以鋼筋混泥土打造，並將此蓄水導入引水槽內，此變頻大型抽水泵之抽水井則伸入此引水槽內，內部抽水葉輪浸在海水中隨時可起動抽水，此泵之驅動馬達安座在其基座上，基座是採浮筒式設計將此浮筒放入浮筒井內，此浮筒井設計是預防海嘯之措施，此抽水泵打出之海水直接打到後端利用系統，藉由立體曝氣場之設備將海水中蘊含之潛熱發散開來。

10.慢車運轉設備：

本設備有兩部慢車運轉泵屬沈水泵，裝設在海水泵室之蓄水槽內，當全機組停機後，各部龍漩發電機葉輪及轉軸均為O速後即起動此慢車運轉泵，正常運轉一部慢車水泵、一部備用，藉此水泵的抽水使外水道的水流保持流動，內水道因受主關斷之阻隔，完全關閉需藉由慢車水流流通孔(如圖18-所示)之設計，讓外水道之水能藉由此流通孔之設計能讓水流經支撐柱流入內水道，使內水道仍有水流保持慢速流動，推動龍漩渦流發電機之葉輪及轉軸均維持在慢速運轉，以免海生物著床卡緊破壞設備。

11.海水抽水泵後端海水再利用及曝氣設施：

大型變頻海水抽水泵排放之大量海水仍有高度利用價值，現就幾種使用方式分述如下：

a.曝氣場：每部約一萬匹馬力以上之變頻海水抽水泵所打出之水，其流量及揚程均有相當威力，所以曝氣場宜採立體設置。大量排放之海水導入立體曝氣場，曝氣池設有階梯式坡道，使海水在向下流動時受階梯作用產生大量的小瀑布，使內含之潛熱得以發散，完全發揮揚湯止沸的效果。水流過曝曬場產生大量小瀑布及波浪形成景觀可供觀賞，也會產生負離子有益健康。

b.川流式海水游泳池：由於二部大型變頻抽水泵排放水量豐富，可用部份水源源不斷採瀑布造型注入超大型海水游泳池及海生館及遊樂設施，也可設計沖浪場，供游客游泳嬉樂，此游泳池及海生館及遊樂設施之水源採川流式方式注入，使海水水質永遠清新乾淨而無需處理。溢流出來可再流經水產養殖及海藻及海類生物養殖，此游泳池可配合各項戲水設施提高玩樂效果。

c.海產養殖：利用排放導入海產養殖區，在此區內可養鱺魚、紅魽、龍蝦、九孔、干貝、鮑魚、鱆魚及各種海生物，如海豚等多種魚類及所有可供食用或觀賞之海生物。本發明堅守護生原則，養殖之海產將放回大海以增加物種之平衡。

d.海藻養殖：利用排放水部份導入海藻產殖，海藻有綠藻、螺旋藻......等培殖可供食用，飼料用或可提煉汽油的油藻等，可增加本發明之經濟價值。

12.太陽能海水淡化系統及礦物、毒物回收系統：

本太陽能海水淡化設備如圖22所示：利用圓弧鏡上裝設太陽光之反射鏡面組，將太陽光聚焦照射到圖22-之照射板上，此圓弧形太陽光反射鏡陣列組可裝一組或多組，利用聚焦之太陽能光源照射圖22-之太陽能聚焦照射板加熱此板面，另外利用圖22-之凸透鏡組太陽能源聚焦組合板之功能，將海水淡化機頂部太陽光經凸透鏡之聚焦集體照射到圖22-之照射板上，此照射板與圖22-之照射板是同一板面，所收集到之熱能藉由熱傳導傳至圖22-，海水加熱導流板，此板採用曲折方式裝設使海水從圖22-海水淡化噴水頭噴以薄霧噴灑到加熱導流板上，由於此導流板傳導熱能相當高，所加熱之海水流量又少且薄，此海水將快速被汽化，未汽化之海水流入下一塊之導流板繼續加熱及汽化，汽化之蒸汽經圖22-之蒸汽冷却器直接冷却成水滴，藉由圖22-之收集區及圖22-洩水口全部收集到圖22-的淡水集水槽，利用淡水傳送泵將淡水收集到淡水儲存槽儲存備用。另鹽滷水則收集到鹽滷水槽，靠其傳送泵圖22-泵送到鹽滷水儲存槽再轉送有機鹽曝曬場，將鹽滷曬成有機鹽收存備用，曬存之有機鹽若含有毒物質及礦物質需長期監測，及做必要之分離分類蒐集供做他用。

要如何將理論化為實際讓本發明能從第一部機之選地，環評工程規劃及設計，土木工程實地施工，實物製作及現場測試，工地現場組裝及各機能測試，全機完工進行試運轉、單機起動、加速、定速、併聯、昇載、滿載、降載、解聯、減速、全停機及慢車運轉，全機組之起停併聯解聯降載及滿載測速超速跳脫測試，發電機及變壓器各項保護電驛之測試，正式商業運轉、正式商轉後之運轉及維修之執行、事故之檢修隔離及維修規劃、大修時應注意事項，現就這些問題分別敍述如下：

(1)　選地：委託具深海作業工程公司幫忙潛入深海及從各項資料來源彙集研判選定地點(此地點必須地質較堅硬非斷層深度適中，對環境狀況變化較小者及海岸之環境是否足夠開濶、地質是否符合設置後端再利用設施之設置，初期作業深度以1200公尺深海為初期目標)。

(2)　環評：將彙集後之資料經整理造冊送經環評會評估可行性，環評過關方可施工。

(3)　工程規劃及設計：委請具足經驗之工程顧問公司按原設計就工程施工先後及設計細節進行規劃及設計，按土木、機電、儀資、運轉、維修、倉儲、環保等項目進行施工規劃及設計。

(4)　土木工程實地施工：委請具足經驗且有海底施工經驗之土木工程公司或營建公司先做地質探測再按實際資料評估施工細節，必要時需製作特殊工具或機具，先進行海底地基鑽孔在達到設計深度後放入預先製作完成之鋼筋，再以特殊機具將快乾水泥漿打入孔內，待確定乾涸後將鋼筋打散，以海底電銲技術將鋼筋延長架接支柱之鋼筋再架設支柱模型，模型完成後即可以一定規格之快乾水泥灌漿，以製作支撐發電機組的樑柱。進口室之基礎建設、垃圾回收動綫之舖設、岸上泵室基礎之開挖、鋼筋混泥土之泵室廠房及後端利用設施之基礎開挖及蓋建。

(5)　實物製作及現場測試：土木工程進行規劃同時岸上進行實物製作，此項製作委由工程顧問公司規範單一海水浮力龍漩渦流發電機組合元件的各項尺寸交由特殊專門製作專業公司製作，諸如具內外水道的圓筒鋼管結構則委由專門製作此種元件的公司承製，主關斷閥組及旁通閥組且交由此種專門公司製作，而主要的發電機及渦輪則分成渦輪葉片組，聯軸器，有內外水道的大型鋼管結構及發電機及勵磁機及外殼製作完成後一齊送至組裝公司裝配組合並現場測試靜態平衡及震動測試，及動態運轉平衡及震動測試，絕緣測試及相關測試。

前述各項元件經製作及測試完成後送到組裝工場將各項元件組裝完成後，即實施除锈油漆及進行各項防锈防水設施，全部組裝完成後現場進行各項功能測試，如有需要需製作類似浮力環境以瞭解整機功能，各項性能完全確定後運至工地準備安裝運送過程需向交通管理單位核備，並配合保全保險之預防設置，送至工地後配合海底裝設工作，在土木工程完成支柱及樑架架設完成後在預定之位置將此單一「海水浮力龍漩渦流發電機」進行定位及鎖固工作，再配合其他機組之架設待整條串聯「海水浮力龍漩渦流發電機組」。裝設完成再配合變頻抽水泵架設及兩部慢車沈水泵及所有後端利用設備均裝設完成後進行各項電力接綫及控制綫路之架設完後先進行動作測試，諸如旁通閥組開閉測試、主關斷閥開閉測試、各接綫之絕緣測試、發電機絕緣測試及各項保設電譯測試，即可開始試運轉。試運轉前先起動慢車沈水泵，讓外水道之水流流入內水道，讓內水道之各部龍漩過流發電機之葉輪及轉軸保持慢速運轉。

單機及全機進行試運轉：

先做單機試運轉，以最上一台單機進行測試，先以慢速啟動任一台變頻海水抽水泵，待流量穩定後，此時全機主關斷閥均關閥狀態，全機旁通閥組均在全開，先微開啟最上台之發電機組之主關斷閥，龍漩渦輪發電機立即受浮力之渦流帶動昇速調整主關斷閥開度、關小旁通閥門之開度，使發電機組轉速逐漸昇至定速後啟動併聯系統進行併聯，併聯後立即再開主關斷閥開度至全開、關小旁通閥組至全關，使發電機組負載逐漸提昇直到一定負載為止，接著再起動次一台龍漩渦流發電機組起動方式也按上述方式起動，直到全機完全起動、昇速、定速、併聯、滿載全部完成後，啟動另一台大型變頻抽水泵以全速運轉，此時全機負載大幅度提昇，再將慢速運轉之海水抽水泵停止運轉，將其控制開關轉為全速後再啟動，此時全系統就已完成起動程序機組正滿載運轉中，接著起動垃圾回收系統(起動前應已開始運轉中)及抽水泵後端海水利用系統全機先做一小時滿載運轉後進行停機測試(後端海水利用系統先進行通水測試及進行必要之清理)。

停機時先將兩台運轉中之變頻抽水泵停用一台，使全機組之出力立即降一半負載，這也是進行電力系統卸載測試，將此停用泵主選擇開關改選慢速運轉模式後再度起動，待一切穩定後再將另一台全速運轉之變頻抽水泵停機，此時全機組負載以低載運轉，再將最後起動之機組即最底部之機組，先將其旁通閥組先微開，再將其主關斷閥微關，以先開後關的方式(即先開旁通閥後關主關斷閥)將該機組逐漸降載至解聯，解聯後先冷機5分鐘後再將旁通閥組全開，主關斷閥全關使機組降至怠速完全靠慢車水流帶動，此發電機之葉輪及轉軸轉動維持慢速(10~20轉/分)轉動，使轉軸維持正直不致於彎曲及防止海生物著床，接著按上述步驟將最後第二部起動之機組停機，按此步驟直至全機均全停每部發電機組都在慢車運轉狀態，此時各機之主關斷閥均在全關狀態，而全機之旁通關組均在全開狀態。要再次起動前後端，利用系統需先行起動運轉，待一切就緒後即可進行全機組起動操作，方式同前所述。

超速跳脫測試：

每部單機之「海水浮力龍漩渦流發電機」在商業運轉前均需執行超速跳脫測試，其方法為在單機起動併聯後在小量負載時執行此測試，意即將發電機手動解聯測試主關斷閥關斷的速度及旁通閥組開啟的速度是否足以將主機之轉速壓低，全機超速跳脫則是先將全機發電機均先併聯維持在低載運轉時，按下緊急停機按鈕使抽水泵跳機所有各機主關斷閥均close各機之旁通關斷閥組均open。在超速的情況下全機轉速均能被控制下來。

各機發電機及變壓器各項保護電譯測試：

各機在試轉進行到發電機併聯取載前即可進行各項電譯作動測試，變壓器各項保護在機組起動前或解聯後均可測試。前述各項起動、昇速、定速、併聯、取載、滿載、降載、解聯、減速、停機、慢車、運轉均測試完成後，續運轉一個月後即可宣佈商業運轉。

商業運轉後之維修：

由於本發明設計之「海水浮力龍漩渦流發電機組」雖採單一式組裝設計，故障之部份可整段拆下將整段之備品換上鎖緊即可繼續運轉，故障部份吊上岸邊維修廠，進行修理或換備品使整段之機件及附件恢復可用狀態，即轉做備品，在需要時可換上繼續使用。

事故的檢修隔離及維修計劃：

大修時應注意事項：當機組運轉經過一年以後必須進行大修作業，大修時必要零件必須更新諸如主關斷閥驅動馬達的軸承，馬達內部之碳刷如馬達電樞摩損嚴重則需整部馬達換新，閥門迫緊海水使不致洩漏之橡皮墊均需換新，閥體除銹油漆，或各種墊片及油封等均需換新，旁通閥組需換的零件機件類此即閥門返緊墊片之橡膠墊片等及驅動馬達之軸承，馬達之碳刷電樞等均需檢查，如有不妥即更新，如有需要還是以更新為宜，但對所採購之機件務必嚴格把關以免故障速帶影響機組可用率，龍漩渦流發電機本體部份之大修則著重在三大部份：

(1)　渦輪葉片部份：檢查葉片本體有否磨損缺角銹蝕或卡太多海生物，其根部錐型體是否平順是否有卡海生物或銹蝕或腐蝕等，主軸及聯軸器是否有腐蝕，軸本體有否卡海生物或腐蝕或銹蝕等，如有必要就全部換新。

(2)　發電機本體：外殼錐型體有否腐蝕及銹蝕發電機軸承絕對更新，電樞碳刷絕對更新，發電機定子綫圈絕緣測試如有必要即換新，轉子綫圈需進行測試，如有必要換新，勵磁機碳刷絕對換新，控別卡片如有必要換新。

(3)　內外水道之鋼管本體：有否銹蝕、腐蝕或卡海生物的問題如有需即換新。

圖1　海水進水口及其附屬設備

．．．進口圓屋屋頂

．．．圓屋屋頂支柱

．．．海水進水接出口

．．．屋頂支柱支撐架

．．．海底垃圾及雜物回收架

．．．垃圾及雜物回收傾斜面

．．．進水管

．．．進水口

．．．進口圓屋基座

．．．進口圓屋頂支柱基座

．．．進口圓屋頂支柱基座固定螺栓

．．．進水管與基座固定螺栓

．．．海流驅動垃圾及雜物自動掃除筒

圖2　海流驅動垃圾及雜物自動掃除筒

．．．海流驅動旋轉頂筒

．．．旋轉頂筒之葉輪

．．．掃除刷把裝置圓筒

．．．掃除刷把

．．．支撐轉軸

圖3　海水進口水底部進水管與垃圾及雜物回收架相關位置示意圖

．．．海水進水管

．．．海底垃圾及雜物回收架

．．．垃圾及雜物回收傾斜面

．．．圓型屋頂支柱

．．．垃圾及雜物收集槽

．．．垃圾及雜物收集輸送帶接出口

．．．海水進水接出管

．．．海水進水管基座

圖4　海底垃圾及雜物回收槽及輸送設備

．．．垃圾及雜物收集槽

．．．垃圾及雜物輸送帶

．．．垃圾及雜物輸送帶

．．．岸上垃圾及雜物收集槽

．．．岸上垃圾及雜物收集槽洩放口

圖5　海生物表面噴塗有機質系統

圖6　海生物表面磁化系統

圖7　串聯海水浮力龍漩渦流發電機組示意圖

．．．海水進水口圓型屋

．．．主關斷閥

．．．啣接管

．．．浮力龍漩渦流發電機組

．．．旁通閥組

．．．大型變頻抽水泵室之出水口進水管

．．．大型變頻抽水泵驅動馬達

．．．大型變頻抽水泵葉輪

．．．大型變頻抽水泵主長軸

．．．大型變頻抽水泵出水排放口

圖8　旁通閥組本體及其前後啣接管

．．．後啣接管

．．．旁通閥組本體結構

．．．前啣接管(與渦流發電機之發電機側啣接)

．．．旁通閥之驅動馬達

．．．旁通閥驅動馬達驅動傘型齒輪

．．．旁通閥主軸之傳動傘型齒輪

．．．旁通閥之閘閥本體

．．．支撐柱

．．．旁通外水道

．．．內水道

圖9　龍漩渦流發電機本體

．．．外水道

．．．內水道

．．．龍漩渦流發電機本體鎖緊法蘭

．．．垂直支撐架

．．．渦流發電機及勵磁機

．．．渦流發電機葉輪彈頭型前緣

．．．渦流發電機葉輪

．．．水平支撐架

．．．聯軸器

圖10　渦流發電機與主關斷閥之啣接管

．．．外水道

．．．內水道

．．．鎖緊法蘭

．．．垂直支撐架

．．．水平支撐架

．．．支撐架外水道水流注入口

．．．外水道水流注入內水道之可手調式排放閥具止回效果

圖11　主關斷閥

．．．外水道

．．．內水道

．．．鎖緊法蘭

．．．主關斷閥閘閥主軸驅動馬達

．．．主關斷閥閘閥主軸驅動馬達之驅動傘型齒輪

．．．主關斷閥閘閥主軸傳動傘型齒輪

．．．主關斷閥閘閥主軸

．．．主關斷閥閘閥本閥體

．．．主關斷閥閘閥固定內水道做為迫緊閘閥體之橡皮墊

．．．主關斷閥閘閥閥體邊緣裝設之迫緊橡皮墊

圖 1 2　旁通閥組後端啣接管立體圖

．．．鎖緊法蘭

．．．混合水道

圖13　旁通閥組本體之立體圖

．．．鎖緊法蘭

．．．外水道

．．．內水道

．．．旁通閥驅動馬達

．．．旁通閥驅動馬達驅動傘型齒輪

．．．旁通閥閥門驅動軸之傳動齒輪

．．．旁通閥閥門本體

．．．旁通閥驅動馬達基座

圖14　旁通閥組前端啣接管立體圖

．．．鎖緊法蘭

．．．外水道

．．．內水道

．．．垂直支撐架

．．．水平支撐架

圖15　龍漩渦流發電機本體立體圖

．．．外水道

．．．內水道

．．．龍漩渦流發電機本體鎖緊法蘭

．．．垂直支撐架

．．．渦流發電機及勵磁機

．．．渦流發電機葉輪彈頭型前緣

．．．渦流發電機葉輪

．．．水平支撐架

圖16　渦流發電機與主關斷閥啣接管之立體圖

．．．外水道

．．．內水道

．．．鎖緊法蘭

．．．垂直支撐架

圖17　主關斷閥立體圖

．．．外水道

．．．內水道

．．．鎖緊法蘭

．．．主關斷閥閘閥主軸驅動馬達

．．．主關斷閥閘閥主軸驅動馬達之驅動傘型齒輪

．．．主關斷閥閘閥主軸傳動傘型齒輪

．．．主關斷閥閘閥主軸

．．．主關斷閥閘閥本閥體

．．．主關斷閥閘閥固定內水道做為迫緊閘閥體之橡皮墊

．．．主關斷閥閘閥閥體邊緣裝設之迫緊橡皮墊

圖18　單機海水浮力龍漩渦流發電機串成圖

．．．旁通閥組後端啣接管立體圖

．．．旁通閥組本體之立體圖

．．．旁通閥組前端啣接管立體圖

．．．龍漩渦流發電機本體立體圖

．．．渦流發電機與主關斷閥啣接管之立體圖

．．．主關斷閥立體圖

圖19　大型變頻海水抽水泵馬達

．．．大型變頻馬達

．．．大型變頻馬達主軸

．．．變頻馬達頂部径向及推力軸承

．．．變頻馬達定子繞組

．．．變頻馬達轉子繞組

．．．變頻馬達底部径向軸承

．．．變頻馬達轉軸與水泵轉軸聯結器

．．．變頻馬達固定螺栓

．．．變頻馬達浮筒式基座

．．．變頻馬達浮筒基座井

圖20　大型變頻海水抽水泵及馬達

．．．大型變頻馬達

．．．大型變頻馬達浮筒基座

．．．大型變頻馬達浮筒基座井

．．．大型變頻海水抽水泵葉輪

．．．大型變頻海水抽水泵抽水井

．．．大型變頻海水抽水泵葉輪頂視圖

．．．大型變頻海水抽水泵排水管

．．．大型變頻海水抽水泵排水管出口管法蘭

圖21　海水抽水泵後端利用系統

．．．全串聯海水浮力龍漩渦流發電機組出水口

．．．大型變頻海水抽水泵

．．．浮筒式基座

．．．蓄水槽

．．．海水抽水泵排放槽

．．．海水淡化傳送泵

．．．海水淡化機

．．．鹽滷水傳送泵

．．．淡水傳送泵

．．．鹽滷水儲存槽

．．．淡水儲存槽

．．．川流式游泳池水源傳送泵

．．．川流式游泳池、遊樂設施及海生舘

．．．海產養殖水源傳送泵

．．．海產養殖場

．．．藻類養殖海水傳送泵

．．．海藻養殖場

圖22　太陽能海水淡化設備

．．．海水進水口

．．．海水進口控制閥

．．．逸氣閥

．．．海水進口集管箱

．．．蒸汽冷却器

．．．充水管

．．．海水噴水頭

．．．海水加熱導流板

．．．太陽光聚焦受熱板

．．．加熱後鹽滷水洩放口

．．．鹽滷水儲存槽

．．．鹽滷水傳送泵

．．．鹽滷水傳送馬達

．．．淡水集水區

．．．淡水集水區洩放口

．．．淡水集水槽

．．．淡水傳送泵

．．．淡水傳送馬達

．．．海水淡化噴水頭

．．．凸透鏡組太陽能源聚焦組合板

．．．凸透鏡組太陽能源聚焦照射板

圖23　太陽能海水淡化機立體圖

．．．海水進口控制閥

．．．海水進口集管箱

．．．逸氣閥

．．．蒸汽冷却器

．．．海水加熱導流板

．．．太陽光聚焦受熱板

．．．加熱後鹽滷水洩放口

．．．鹽滷水儲存槽

．．．淡水集水區

．．．淡水集水區洩放口

．．．淡水集水槽

．．．淡水傳送泵

．．．淡水傳送馬達

．．．凸透鏡組太陽能源聚焦組合板

．．．凸透鏡組太陽能源聚焦照射板

圖24　海水浮力龍漩渦流發電機繞組及接綫圖

．．．發電機轉子繞組

．．．發電機定子繞組

．．．發電機主斷路器

．．．發電機一次變壓器

．．．同步儀

．．．匯流排連結主斷路器

．．．匯流排

．．．永久磁鐵

圖1　海水進水口及其附屬設備

圖2　海流驅動垃圾及雜物自動掃除筒

圖3　海水進口水底部進水管與垃圾及雜物回收架相關位置示意圖

圖4　海底垃圾及雜物回收槽及輸送設備

圖5　海生物表面噴塗有機質系統

圖6　海生物表面磁化系統

圖7　串聯海水浮力龍漩渦流發電機組示意圖

圖8　旁通閥組本體及其前後啣接管

圖9　龍漩渦流發電機本體

圖10　渦流發電機與主關斷閥之啣接管

圖11　主關斷閥

圖12　旁通閥組後端啣接管立體圖

圖13　旁通閥組本體之立體圖

圖14　旁通閥組前端啣接管立體圖

圖15　龍漩渦流發電機本體立體圖

圖16　渦流發電機與主關斷閥啣接管之立體圖

圖17　主關斷閥立體圖

圖18　單機海水浮力龍漩渦流發電機串成圖

圖19　大型變頻海水抽水泵馬達

圖20　大型變頻海水抽水泵及馬達

圖21　海水抽水泵後端利用系統

圖22　太陽能海水淡化設備

圖23　太陽能海水淡化機立體圖

圖24　海水浮力龍漩渦流發電機繞組及接綫圖

圖18　單機海水浮力龍漩渦流發電機串成圖

．．．旁通閥組後端啣接管立體圖

．．．旁通閥組本體之立體圖

．．．旁通閥組前端啣接管立體圖

．．．龍漩渦流發電機本體立體圖

．．．渦流發電機與主關斷閥啣接管之立體圖

．．．主關斷閥立體圖

Claims (10)

1. 利用大型圓筒水管深入海底連結重力場，及利用大型變頻抽水泵創造負力場，使重力場與負力場相連接形成壓力差，自然引發浮力，利用此源源不斷浮昇的力量用來發電，或運送海底物質為本發明專利範圍。
2. 負力場與重力場連接之範圍可從海平面到任何海底深度，越深壓差越大，從海平面創造負力場與任何深度之重力場相連形成之浮昇能源均為本發明專利之範圍。
3. 利用內外水道形成主流及旁通水道用來控制渦流發電機可做為起動加速定速併聯昇載降載解聯停機，完全具備可操控之單機海水浮力龍漩渦流發電機為本發明專利範圍。
4. 利用多部單機海水浮力龍漩渦流發電機串聯成一條連通道，可深入深海重力場，再配合大型變頻抽水泵將此連通道具有限制效果之連通道頂部抽成負力場，造成重力場與負力場相聯結之效果，自然形成連通管內源源不斷之浮力流，再配合串聯式可完全操控之浮力龍漩渦流發電機組之功能，可用來發電，此種組合為本發明專利之範圍。
5. 藉由慢車沈水泵之抽引作用及藉支撐架開口及可調閥之設置，使水流得從旁通外水道流入內水道，受其上昇流動之力量牽動此渦流發電機之葉輪及轉軸轉動，使具慢車運轉功能為本發明申請專利之範圍。
6. 進入海水進水口濾網前裝設可由海流轉動之垃圾雜物自動掃除筒，藉向管內流動之海流流力得以驅動此掃除筒帶動掃除刷把將其周圍之垃圾雜物或海生物連續清除，此種具有自動清除垃圾雜物及海生物之自動掃除筒也是本發明專利範圍。
7. 太陽能海水淡化機利用圓弧型聚光鏡聚光焦點之照射及頂部凸透鏡群組聚光焦點之照射，此兩種太陽聚焦光源照射在同一片金屬板上，利用熱傳導只要將熱交換片緊密鎖在此金屬板上，其傳導過來之熱即可將海水加熱並迅速蒸發，此蒸發之蒸汽經海水冷却器，冷却後即可冷凝成水滴而成為淡水，此種利用太陽能聚焦光源藉熱傳導煮沸海水並冷却凝成淡水之太陽能海水淡化機，為本發明專利權申請範圍。
8. 太陽能蒸汽產生機，利用圓弧型聚光鏡聚光焦點之照射及頂部透鏡群組聚光焦點之照射，此兩種太陽聚焦光源照射在同一片金屬板上將多層裝置曲折流徑之熱交換片緊密鎖固在此金屬板上，藉熱傳導作用，只要將水源藉噴水頭噴曬流入此熱交換片組，將迅速蒸發產生蒸汽源供做廚房炊、蒸、燉之蒸汽源，或碗盤廚具之殺菌清潔用之蒸汽源，或做為食品業烘、蒸、燉之蒸汽源，或做為工廠加熱之蒸汽源或做為洗衣業殺菌烘乾之蒸汽源為本發明專利之範圍之。
9. 太陽能廚房熱源機之利用前述兩種聚焦光源照射金屬板，將此金屬板延伸至廚房，直接將廚具做成鐵板燒之面板使金屬板所受之熱直接傳至此鐵板燒面板，可做煎煮炒炸之用，為本發明專利申請之範圍。
10. 海水進口水道裝設噴塗設備，將可磁化之有機質噴塗在海水中微生物之表面，再藉由其後之磁化設備使微生物表面具有與設備同樣之極性，利用同性相斥特性防止微生物著床為本發明之申請範圍。